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1、单片机与液晶显示器单片机与液晶显示器4.4.4.2 LCD液晶显示和接口液晶显示和接口 液晶显示器（液晶显示器（LCD）是一种功耗极低的显示器件，它广泛）是一种功耗极低的显示器件，它广泛应用于便携式电子产品中，它不仅省电，而且能够显示大量的应用于便携式电子产品中，它不仅省电，而且能够显示大量的信息，如文字、曲线、图形等，其显示界面较之数码管有了质信息，如文字、曲线、图形等，其显示界面较之数码管有了质的提高。近年来，液晶显示技术发展很快，的提高。近年来，液晶显示技术发展很快，LCD显示器已经成显示器已经成为仅次于显像管的第二大显示产业。为仅次于显像管的第二大显示产业。 1LCD显示器简介显示器简
2、介 LCD显示器由于类型、用途不同，其性能、结构不可能显示器由于类型、用途不同，其性能、结构不可能完全相同，但其基本形态和结构却是大同小异。完全相同，但其基本形态和结构却是大同小异。2、LCD显示器的特点显示器的特点 液晶显示器有以下显著特点：液晶显示器有以下显著特点： (1) 低压微功耗低压微功耗：工作电压只有：工作电压只有35 V，工作电流只有几个，工作电流只有几个uA。因此它成为便携式和手持仪器仪表的显示屏幕。因此它成为便携式和手持仪器仪表的显示屏幕。 (2) 平板型结构：平板型结构：LCD显示器内由两片平行玻璃组成的夹层显示器内由两片平行玻璃组成的夹层盒，面积可大可小，且适合于大批量生
3、产，安装时占用体积小，盒，面积可大可小，且适合于大批量生产，安装时占用体积小，减小了设备体积。减小了设备体积。 (3) 被动显示被动显示：液晶本身不发光，而是靠调制外界光进行：液晶本身不发光，而是靠调制外界光进行显示。因此适合人的视觉习惯，不会使人眼睛疲劳。显示。因此适合人的视觉习惯，不会使人眼睛疲劳。 (4) 显示信息量大显示信息量大：LCD显示器，其像素可以做得很小，显示器，其像素可以做得很小，相同面积上可容纳更多信息。相同面积上可容纳更多信息。 (5) 易于彩色化。易于彩色化。 (6) 没有电磁辐射没有电磁辐射：在其显示期间不会产生电磁辐射，对环：在其显示期间不会产生电磁辐射，对环境无污
4、染，有利于人体健康。境无污染，有利于人体健康。 (7) 寿命长寿命长：LCD器件本身无老化问题，寿命极长。器件本身无老化问题，寿命极长。 2LCD显示器分类显示器分类 通常可将通常可将LCD分为分为笔段型笔段型、字符型字符型和和点阵图形型点阵图形型。 (1) 笔段型笔段型。笔段型是以长条状显示像素组成一位显示。该。笔段型是以长条状显示像素组成一位显示。该类型主要用于数字显示，也可用于显示西文字母或某些字符。类型主要用于数字显示，也可用于显示西文字母或某些字符。这种段型显示通常有六段、七段、八段、九段、十四段和十六这种段型显示通常有六段、七段、八段、九段、十四段和十六段等，在形状上总是围绕数字段
5、等，在形状上总是围绕数字“8”的结构变化，其中以七段显的结构变化，其中以七段显示最常用。它广泛用于电子表、数字仪表、笔记本计算机中。示最常用。它广泛用于电子表、数字仪表、笔记本计算机中。 (2) 字符型字符型。字符型液晶显示模块是专门用来显示字母、。字符型液晶显示模块是专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶显示模块。在电极图形设计上它数字、符号等的点阵型液晶显示模块。在电极图形设计上它是由若干个是由若干个58或或511点阵点阵组成，每一个点阵显示一个字符。组成，每一个点阵显示一个字符。这类模块广泛应用于电话、专用显示面板这类模块广泛应用于电话、专用显示面板(家电设备家电设备)等电子设等电子
6、设备中。备中。 (3) 点阵图形型点阵图形型。点阵图形型是在一平板上排列多行和多。点阵图形型是在一平板上排列多行和多列，形成矩阵形式的晶格点，点的大小可根据显示的清晰度列，形成矩阵形式的晶格点，点的大小可根据显示的清晰度来设计。这类液晶显示器可广泛用于来设计。这类液晶显示器可广泛用于图形显示，如游戏机、图形显示，如游戏机、笔记本电脑和彩色电视等设备中笔记本电脑和彩色电视等设备中。 LCD还有一些其它的分类方法。按采光方式可分为自然还有一些其它的分类方法。按采光方式可分为自然采光，背光源采光采光，背光源采光LCD。 3.LCD的驱动方式的驱动方式n1 1）静态驱动方式：）静态驱动方式：静态驱动是
7、逐个驱动所有段电极，所有字段静态驱动是逐个驱动所有段电极，所有字段电极和公用电极之间仅在显示时才施加电电极和公用电极之间仅在显示时才施加电压。如压。如LCDLCD有有n n个字段，则需个字段，则需n+1n+1条引线，其条引线，其驱动电路也需要驱动电路也需要n+1n+1条引线。如笔段显示器。条引线。如笔段显示器。2 2）时分割驱动方式：）时分割驱动方式：时分割驱动是把全段电极集分为数组，将它时分割驱动是把全段电极集分为数组，将它们分时驱动，即采用逐行扫描的方法显示们分时驱动，即采用逐行扫描的方法显示所需要的内容。如点阵型所需要的内容。如点阵型LCDLCD多采用方式。多采用方式。 按按LCD的显示
8、驱动方式可分为的显示驱动方式可分为静态驱动、动态驱动、双频静态驱动、动态驱动、双频驱动驱动LCD。按控制器的安装方式可分为。按控制器的安装方式可分为含有控制器含有控制器和和不含控制不含控制器器LCD两类。两类。 含有控制器的含有控制器的LCD又称为内置式又称为内置式LCD。内置式。内置式LCD把控制把控制器和驱动器用厚膜电路做在液晶显示模块印制底板上，只需通器和驱动器用厚膜电路做在液晶显示模块印制底板上，只需通过控制器接口外接数字信号或模拟信号即可驱动过控制器接口外接数字信号或模拟信号即可驱动LCD显示。因显示。因内置式内置式LCD使用方便，简洁，在字符型使用方便，简洁，在字符型LCD和点阵图
9、形型和点阵图形型LCD中得到了广泛应用。中得到了广泛应用。 不含控制器的不含控制器的LCD还需另外选配相应的控制器和驱动器才还需另外选配相应的控制器和驱动器才能工作。能工作。48051与笔段与笔段型型LCD的接口的接口LCD接口实例接口实例n硬件接口电路：硬件接口电路：图图4-19为六位液晶静态显为六位液晶静态显示电路。示电路。n典型显示子程序：典型显示子程序：设显示缓冲区为设显示缓冲区为8031片片内内RAM的的22H27H六个单元依次放置六六个单元依次放置六位分离的位分离的BCD码。码。nLCD底极底极BP所需的方波信号由所需的方波信号由4047产生。产生。图图4-19 六位六位LCD静态
10、显示电路静态显示电路 58051与字符型与字符型LCD的接口的接口 字符型液晶显示模块是一类专用于显示字母，数字，符号字符型液晶显示模块是一类专用于显示字母，数字，符号等的点阵型液晶显示模块。字符型液晶显示模块是由若干个等的点阵型液晶显示模块。字符型液晶显示模块是由若干个58或或511点阵块组成的字符块集。点阵块组成的字符块集。 字符型液晶显示驱动控制器广泛应用于字符型液晶显示模块字符型液晶显示驱动控制器广泛应用于字符型液晶显示模块上。目前最常用的字符型液晶上。目前最常用的字符型液晶显示驱动控制器是显示驱动控制器是HD44780U，最，最常用的液晶显示驱动器为常用的液晶显示驱动器为HD4410
11、0及其替代品。及其替代品。如如SMC1602A器件：可显示两行字器件：可显示两行字符，显示容量为符，显示容量为16*2个字符。带有个字符。带有背光源。采用时分割驱动的形式，背光源。采用时分割驱动的形式，并行接口，可与单片机并行接口，可与单片机I/O口直接相口直接相连。连。结构：主要由结构：主要由HD44780、HD44100（或兼容电路）和几个电阻、电容（或兼容电路）和几个电阻、电容等组成。等组成。 字符型液晶显示模块在世界上是比较通用的，而且接口格字符型液晶显示模块在世界上是比较通用的，而且接口格式也是比较统一的，其主要原因是各制造商所采用的模块控制式也是比较统一的，其主要原因是各制造商所采
12、用的模块控制器都是器都是HD44780U及其兼容品及其兼容品。不管它的显示屏的尺寸如何，它。不管它的显示屏的尺寸如何，它的操作指令及其形成的模块接口信号定义都是兼容的，所以，的操作指令及其形成的模块接口信号定义都是兼容的，所以，会使用一种字符型液晶显示模块，就会通晓所有的字符型液晶会使用一种字符型液晶显示模块，就会通晓所有的字符型液晶显示模块。显示模块。 HD44780U由控制部，驱动部和接口部三部分组成。由控制部，驱动部和接口部三部分组成。 控制部控制部是是HD44780U的核心，它产生的核心，它产生HD44780U内部的工内部的工作时钟，控制着各功能电路的工作。控制部控制全部功能逻辑作时钟
13、，控制着各功能电路的工作。控制部控制全部功能逻辑电路的工作状态，管理字符发生器电路的工作状态，管理字符发生器CGROM和和CGRAM，显示，显示存储器存储器DDRAM。HD44780U的控制部由的控制部由时序发生器电路、地时序发生器电路、地址指针计数器址指针计数器AC、光标闪烁控制电路、字符发生器、显示存、光标闪烁控制电路、字符发生器、显示存储器和复位电路储器和复位电路组成。组成。 HD44780U的驱动部具有液晶显示驱动能力和扩展驱动能的驱动部具有液晶显示驱动能力和扩展驱动能力，由并力，由并/串数据转换电路、串数据转换电路、16路行驱动器和路行驱动器和16位移位寄存器、位移位寄存器、40路列
14、驱动器和路列驱动器和40位锁存器、位锁存器、40位移位寄存器和液晶显示驱动位移位寄存器和液晶显示驱动信号输出和液晶显示驱动偏压等组成。信号输出和液晶显示驱动偏压等组成。 HD44780U的接口部是的接口部是HD44780U与计算机的接口，由与计算机的接口，由I/O缓冲器，指令寄存器和译码器，数据寄存器，缓冲器，指令寄存器和译码器，数据寄存器，“忙忙”标志标志BF触触发器等组成。发器等组成。 HD44780U的指令系统共有的指令系统共有8条指令，条指令， 6字符型液晶显示模块接口电路字符型液晶显示模块接口电路 HD44780U可与单片机接口，由单片机输出直接控制可与单片机接口，由单片机输出直接控
15、制HD44780U及其时序。及其时序。HD44780U与液晶显示器连接方框图如图与液晶显示器连接方框图如图4.26所示。所示。图4.26 HD44780U与液晶连接框图控制器HD44780ULCDP(FRD7057)段驱动器2COM16SEG40SEQ604DB7DB0ER/WRSVEEVCCVSSD714D613D512D411D310D29D18D07E6RW5RS4VSS1VDD2VEE3LCD1LM016L1、SMC1602A的引脚及其功能：的引脚及其功能：采用并行接口方式，有采用并行接口方式，有16个引脚，各引脚的功能及使用个引脚，各引脚的功能及使用方法如下：方法如下：（1）Vss（
16、引脚（引脚1）：）：电源地。电源地。（2）VDD（引脚（引脚2）：）：电源正极，接电源正极，接+5V电源。电源。（3）VL（引脚（引脚3）：）：液晶显示偏压信号。液晶显示偏压信号。（4）RS（引脚（引脚4）：）：数据数据/指令寄存器选择端，高电平指令寄存器选择端，高电平时选择数据寄存器，低电平时选择指令寄存器。时选择数据寄存器，低电平时选择指令寄存器。（5）R/W（引脚（引脚5）：）：读读/写选择端。高电平时为读操作，写选择端。高电平时为读操作，低电平时为写操作。低电平时为写操作。（6）E（引脚（引脚6）：）：使能信号，下降沿触发。使能信号，下降沿触发。（7）D0D7（引脚（引脚714）：）：I/O数据传输线。数据传输线。（8）BLA（引脚（引脚15）：）：背光源正极。背光源正极。（9）BLK（引脚（引脚16）：）：背光源负极。背光源负极。2、SMC1602A的内部结构及工作原理的内部结构及工作原理 如如SMC1602A器件：可显示两行字符，显器件：可显示两行字符，显示容量为示容量为16*2个字符。带有背光源。采用时分割个字符。带有背光源。采用时分割驱动的形式，并行接口，可与单片机驱动
